Nutzung von Bioindikationsmethoden zur Abschätzung des atmosphärischen Beitrags zu aktuellen Belastungen von Ökosystemen
Atmosphärische Einträge von Schwermetallen (HM), Stickstoff (N) und persistenten organischen Schadstoffen (Persistant Organic Pollutants – POPs) können Veränderungen in Ökosystemen bewirken, welche Umweltqualitätsnormen oder naturschutzfachlichen Zielen zuwiderlaufen. So können atmosphärische Depositionen mit Stoffanreicherungen in der Vegetation und Nahrungsketten sowie Auswirkungen auf die Biodiversität und Erhaltungsziele von NATURA 2000-Gebieten verbunden sein.
Die Umweltbelastung mit atmosphärisch deponierten Schadstoffen lässt sich durch chemische Analyse von Stoffkonzentrationen in ektohydren Moosen quantifizieren. Da Moose (Bryophyta) keine Wurzeln, ektohydre Moose keine nach außen abschließende Epidermis und Cuticula haben, nehmen sie trocken, nass oder okkult deponierte Stoffe direkt über ihre Oberfläche auf, reichern sie über die gesamte Lebensdauer der Pflanze an und ermöglichen so deren Analyse weit oberhalb der Bestimmungsgrenze. Als Bioindikatoren eignen sich weit verbreitete und stoffresistente Moosarten wie Pleurozium schreberi (BRID.) MITT., Hypnum cupressiforme HEDW. s.str. und Pseudoscleropodium purum (HEDW.) M.FLEISCH (Synonym Scleropodium purum HEDW. LIMPR.).
Der seit 1990 alle fünf Jahre durchgeführte Europäische Moss Survey (EMS) dient der europaweiten Umsetzung des UNECE-Übereinkommens über den weiträumigen, grenzüberschreitenden Transport von Luftverunreinigungen (Convention on Long-range Transboundary Air Pollution, CLRTAP). Es ist Bestandteil des International Cooperative Programme on Effects of Air Pollution on Natural Vegetation and Crops (ICP Vegetation), eines von sechs internationalen wissenschaftlichen Kooperativprogrammen des CLRTAP, welche von der Working Group on Effects durchgeführt werden. Die methodisch harmonisiert und qualitätskontrolliert erhobenen Bioakkumulationsdaten dienen u.a. dem empirischen Nachweis für den grenzüberschreitenden Ferntransport von Luftschadstoffen in Europa, der Ermittlung räumlicher Depositionsmuster von Schadstoffen für Europa, der Detektion wichtiger Schadstoff-Emissionsquellen, der Analyse zeitlicher Trends sowie der Evaluation der Wirksamkeit immissionsschutzpolitischer Maßnahmen in Europa.
Das vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit / Umweltbundesamt geförderte und vom Büro PlanWerk in Kooperation mit dem Lehrstuhl für Landschaftsökologie und der EUROFINS GmbH bearbeitete Forschungs- und Entwicklungsvorhaben Nutzung von Bioindikationsmethoden zur Bestimmung und Regionalisierung von Schadstoffeinträgen für eine Abschätzung des atmosphärischen Beitrags zu aktuellen Belastungen von Ökosystemen (FKZ 3715 63 212 0) stellt den deutschen Beitrag zum European Moss Survey 2015 dar. Das Forschungsprojekt soll dazu beitragen, die Informationsgrundlagen zur atmosphärischen Deposition von HM, N und POPs für nationale Aufgaben des Umwelt- und Naturschutzes und Berichterstattung an internationale Kooperationsprogramme im Rahmen der europäischen Luftreinhaltekonvention zu verbessern.
Die Arbeitspakete des Forschungs- und Entwicklungsvorhabens umfassen:
- Ermittlungen der (inter-)nationalen Anforderungen an die Messnetzplanung für das Moos-Monitoring 2015 in Deutschland,
- Messnetzplanung und das Probennahmedesign,
- Moosprobenentnahme und Erhebung standort- und probenbeschreibender Daten im Gelände,
- chemische Moos-Analytik,
- räumliche Verallgemeinerung der Elementgehalte in den Moosen mittels geostatistischer Methoden,
- statistische Analyse der räumlichen Muster und zeitlichen Trends der Stoffkonzentration in den Moosen,
- kleinräumige Untersuchungen zum Kronentraufeffekt an Moosentnahmeflächen,
- multivariat-statistische Evaluierungen der Stoffgehalte in den Moosen,
- integrative Analysen mit Bioakkumulationsdaten aus anderen Monitoringprogrammen,
- Risikoanalysen unter besonderer Berücksichtigung atmosphärischer N-Einträge in NATURA 2000-Gebiete.
Ob der Einsatz von Biomonitoring-Verfahren auch kleinräumiger als auf Bundesebene für den Naturschutz nützlich ist, wird untersucht.
Weiterführende Informationen: